受限空間內(nèi)氣體擴(kuò)散的數(shù)值模擬及分析.pdf

1、化工生產(chǎn)中大量生產(chǎn)和使用易燃、易爆和有毒等危險(xiǎn)性氣體，過(guò)去發(fā)生的意外泄漏事故給社會(huì)帶來(lái)了嚴(yán)重的災(zāi)害，也給人們留下了深刻的教訓(xùn)，1970年美國(guó)礦務(wù)局公布了“海上運(yùn)輸時(shí)液化天然氣泄漏的危害”的研究報(bào)告，這觸發(fā)了國(guó)際上對(duì)危險(xiǎn)氣體擴(kuò)散問(wèn)題的研究，而且擴(kuò)散模式數(shù)學(xué)模擬的研究成為了迅速發(fā)展且先進(jìn)的研究領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們把先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到數(shù)值模擬領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)出了各種優(yōu)秀的數(shù)值模擬軟件，其中FLUENT軟件就是現(xiàn)在在流動(dòng)和

2、傳熱領(lǐng)域被人們廣泛應(yīng)用的數(shù)值計(jì)算軟件。本文針對(duì)受限空間中可燃性氣體的意外釋放，運(yùn)用FLUENT軟件對(duì)其輸運(yùn)和擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到可燃性氣體濃度的時(shí)空分布，并分析了不同影響因素對(duì)可燃性氣體擴(kuò)散的影響，這對(duì)火災(zāi)報(bào)警等事故預(yù)防、事故發(fā)生后制定應(yīng)急措施以及安全評(píng)價(jià)都有著重要的指導(dǎo)意義。本文的主要內(nèi)容及結(jié)論如下： (1)利用CFD方法建立了受限空間內(nèi)氣體擴(kuò)散的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合FLUENT軟件闡述了氣體擴(kuò)散的數(shù)值模擬所用到的數(shù)值方法，

3、其中對(duì)空間內(nèi)空氣的湍流采用RNGk-ε湍流模型，運(yùn)用組分輸運(yùn)模型對(duì)擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行模擬及SIMPLE算法來(lái)對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算； (2)在前述的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上利用FLUENT軟件對(duì)通風(fēng)房間內(nèi)氫氣的擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，把數(shù)值計(jì)算的結(jié)果和相關(guān)文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，確定了前面所建立數(shù)學(xué)模型的正確性，及運(yùn)用ELUENT軟件對(duì)氣體擴(kuò)散數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性和可行性； (3)根據(jù)前面數(shù)值計(jì)算的結(jié)果討論了通風(fēng)房間內(nèi)氫氣濃度分布的特點(diǎn)，給出

4、了濃度分布的形象圖形顯示，并研究了通風(fēng)口位置的改變和有障礙物存在時(shí)對(duì)氣體擴(kuò)散的濃度場(chǎng)和速度場(chǎng)影響； (4)建立了簡(jiǎn)化的煤礦坑道內(nèi)甲烷氣體泄漏擴(kuò)散的物理模型和數(shù)學(xué)模型，模型中加入外界通風(fēng)速度的影響，著重討論有障礙物存在時(shí)坑道內(nèi)的甲烷濃度分布特點(diǎn)，并對(duì)坑道內(nèi)氣體的泄漏速率、障礙物尺寸(高度、寬度)、泄漏源至障礙物的距離、泄漏源與障礙物的相對(duì)位置、氣體密度等因素對(duì)坑道內(nèi)氣體擴(kuò)散和濃度分布的影響分別進(jìn)行了深入研究，給出了相關(guān)結(jié)論，并以得